宝鸡市思博钛业有限公司
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| 钛及钛合金中常见的锻造热效应缺陷 |
| 发布时间:2015-09-21 08:50:12 | 浏览次数： |
| 目前钛合金中常见的锻造缺陷主要有组织过热及不均、空洞、裂纹等，这些缺陷一般在钛合金产品显微组织检查或超声波检测中很易发现，主要是在钛合金产品锻造过程中工艺参数控制不当形成的，所以在锻造过程中需依据不同特性的钛合金材料选择合适的变形速率（锻造设备）、加热锻造温度、道次变形量及锻后冷却速度。 钛合金在锻造变形中，一般情况下中心部位是剧烈变形区，所以中心是温升最高的区域，将中心部位温升情况作为制订锻造工艺的主要依据。采用锻造速度较快的锻锤锻造钛合金时，必须考虑锻造过程中的中心热效应，不能连续重击坯料。钛合金锻造在有条件的情况下建议采用压力机或快锻机，该类锻造设备打击速度低，锻造过程中坯料瞬时应变速率较低，产生的变形热不是非常明显，同时有足够时间进行变形热扩散，不会导致瞬时心部温度明显增高。 钛合金在相变点(α+β/β转变温度)以上变形获得网篮组织或魏氏组织塑性、疲劳性能差，所以绝大多数钛合金产品技术标准中要求近α 型、α +β 型双相钛合金成品，显微组织一般是综合性能较好的等轴组织或双态组织，所以近α型、α+β型双相钛合金成品锻造一般选择在相变点以下30～60℃加热锻造。大量研究及工程实践证明，随着锻造加热温度的升高，双相钛合金显微组织中初生α等轴的含量明显降低，而α板条含量显著增加。也就是说双相钛合金在相变点以下加热时，随着加热温度升高，组织中初生α等轴逐步向β相转变，从而导致加热锻造后的钛合金显微组织中初生α等轴含量降低、形态变小，α板条含量增多，当加热锻造温度超过钛合金相变点之后，双相钛合金组织中的初生α等轴全部消失，为板条状网篮组织或魏氏组织。 某牌号高温钛合金铸锭在快锻机上开坯锻造后，在α+β两相区多火次加热锻造为φ 165mm钛棒材，热处理后观察其低倍组织为模糊晶组织，显微组织为等轴组织，为理想的α+β双相钛合金等轴组织，组织照片见图1a。将上述φ 165mm棒材锯切下料后，在相变点下50℃加热后，在30kN液压锤上将其锻成φ 110mm×110mm方坯，随后对方坯进行解剖分析时，发现其心部为清晰晶，显微组织照片见图1b，显微组织为α板条+β转，是典型魏氏组织，存在清晰的晶界，α属于钛合金中的过热组织，距离表面20～30mm为半清晰晶，显微组织照片见图1c，显微组织为α板条+α等轴+β转，α 等轴数量稀少，α板条数量居多，存在断续分布晶界α；距离表面0～20mm范围内为模糊晶。某批次φ80mm规格TC4钛合金棒材，其显微组织为典型等轴α组织（见图2a），初生α等轴含量达到70%以上。在940℃（合金相变点995℃）加热锤上模锻后，其模锻件心部显微组织见图2b，初生α等轴含量仅剩余15%左右，为锻造温度过热造成。 钛热导率为0.036c a l/c m·s·℃（1cal/cm·s·℃=418.68W/cm·K），室温时是铝的1/15，铁的1/5。钛合金在锤上锻造过程中，由于瞬时变形速率大（锤上变形7~9m/s）、打击频率高，造成合金内部流动应力过大，消耗大量机械能短时间内转化为内部热量，由于坯料心部变形较周围大且散热条件差，致使坯料内部温度升高、变形程度最大中心区域温度接近，甚至超过合金相变点，导致最终坯料中心显微组织中初生α等轴急剧减少，甚至全部消失，过热严重时组织转变为性能非常差的魏氏组织。以上典型两种双相钛合金经过锤上锻造后，其显微组织中的初生α等轴含量急剧减少，α板条含量相应增加，显微组织由理想的等轴组织转变为较差的魏氏组织，主要原因就是钛合金在瞬时剧烈变形过程中产生过热现象造成的。 宝鸡思博钛业有限公司主要经营钛及钛合金板、钛及钛合金棒、钛管、钛丝及钛设备等产品。 |
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